CN109457319A - 一种聚丙烯多孔短纤维的制备方法 - Google Patents

一种聚丙烯多孔短纤维的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于聚丙烯材料技术领域，具体涉及一种聚丙烯短纤维的制备方法，包括如下步骤：步骤1，将聚丙烯树脂加入至密封反应釜中，然后恒温加热至形成聚丙烯液；步骤2，将乙基纤维素加入至聚丙烯液，恒温微波至完全融化，并混合均匀，得到混合聚合物；步骤3，将混合聚合物趁热进行高压静电纺丝处理，并冷却得到聚合物纺丝；步骤4，将聚合物纺丝加入至无水乙醇中持续超声反应2‑4h，过滤后烘干得到聚丙烯多孔短纤维。本发明解决了现有聚丙烯短纤维制备工艺复杂的问题，通过静电纺丝与溶解的方式提升了工艺难度，提供了生产效率。

Description

一种聚丙烯多孔短纤维的制备方法
技术领域
本发明属于聚丙烯材料技术领域，具体涉及一种聚丙烯短纤维的制备方法。
背景技术
聚丙烯纤维是以丙烯聚合得到的等规聚丙烯为原料纺制而成的合成纤维。聚丙烯短纤维的生产工艺大部分采用多孔、低速、连续化工艺，即短纺工艺。聚丙烯短纤维与棉花混纺，可做成丙棉细布、床单，即纤维与黏胶混纺可做毛毯，聚丙烯纯纺和混纺毛线，聚丙烯毛毯、地毯，聚丙烯棉絮烟用滤咀。卫生产品用纤维的粗细为1.5-2.5dtex，而地上织物用纤维的粗细为5-10dtex。纤维长短为1.5-200.0mm，取决于纤维的用途。用作混凝土的短纤维长度为1.5-200.0mm，用作尿布的长度一般为40.0mm，用作地上织物的长度为60.0mm。目前，聚丙烯短纤维的工艺极其复杂，在混凝土使用中细微缝隙，影响粘结强度。
发明内容
针对现有技术中的问题，本发明提供一种聚丙烯多孔短纤维的制备方法，解决了现有聚丙烯短纤维制备工艺复杂的问题，通过静电纺丝与溶解的方式提升了工艺难度，提供了生产效率。
为实现以上技术目的，本发明的技术方案是：
一种聚丙烯多孔短纤维的制备方法，包括如下步骤：
步骤1，将聚丙烯树脂加入至密封反应釜中，然后恒温加热至形成聚丙烯液；
步骤2，将乙基纤维素加入至聚丙烯液，恒温微波至完全融化，并混合均匀，得到混合聚合物；
步骤3，将混合聚合物趁热进行高压静电纺丝处理，并冷却得到聚合物纺丝；
步骤4，将聚合物纺丝加入至无水乙醇中持续超声反应2-4h，过滤后烘干得到聚丙烯多孔短纤维。
所述步骤1中的恒温加热的温度为190-200℃，搅拌速度为1000-3000r/min。
所述步骤2中的乙基纤维素的加入量是聚丙烯树脂质量的100-150％，所述恒温微波反应的温度为180-190℃，微波功率为500-1000W。
所述步骤3趁热的温度为190-200℃，所述高压静电纺丝的电压为30-50kV，推进速度为0.5-10mL/min，接收距离为20-50cm，接收温度为30-50℃。
所述步骤3中的冷却的温度为0-10℃。
所述步骤4中的聚合物纺丝在无水乙醇中的浓度为10-20g/mL，持续超声的超声频率为40-50kHz，温度为30-40℃。
所述步骤4中的烘干温度为80-100℃。
步骤1将聚丙烯树脂进行恒温加热方式将聚丙烯融化，基于熔点在170℃左右，聚丙烯在恒温条件下发生液化，形成聚丙烯液。
步骤2中将乙基纤维素加入至聚丙烯液，因本身处于溶液状态，故此，聚丙烯液温度不低于170℃，将乙基纤维素加入并恒温微波反应，能够将乙基纤维素逐渐软化，形成乙基纤维素液；微波反应能够在溶液中产生振荡，促进乙基纤维素与聚丙烯液进行互溶分散，得到均匀分散；同时乙基纤维素具有一定的化学稳定性和热稳定性，能够确保乙基纤维素与聚丙烯树脂形成物理混合。
步骤3将混合聚合物趁热高压静电纺丝处理，能够将混合聚合物纺丝形成低温固化，形成纳米纤维结构，同时用静电纺丝工艺能够有效的控制纳米纤维的直径大小，通过乙基纤维素和聚丙烯树脂的比例来控制纳米纤维中乙基纤维素的含量，通过降温的方式将纳米纤维固化，并冷却得到纺丝；静电纺丝能够有效的控制纺丝的长度，能够有效的确定聚丙烯的短纤维体系。
步骤4将聚合物纺丝加入至无水乙醇中，能够利用乙基纤维素在无水乙醇中的溶解性，能够将乙基纤维素溶解在无水乙醇中，并用持续超声的方式提升乙基纤维素的溶解速度，确保聚丙烯纳米纤维的形成，由于乙基纤维素的溶解，聚丙烯纳米纤维能够形成多孔；此时的无水乙醇溶液中含有乙基纤维素，能够利用减压蒸馏的方式回收乙基纤维素，形成乙基纤维素的循环使用。
从以上描述可以看出，本发明具备以下优点：
1.本发明解决了现有聚丙烯短纤维制备工艺复杂的问题，通过静电纺丝与溶解的方式提升了工艺难度，提供了生产效率。
2.本发明采用多孔结构的纳米纤维，能够提升材料的渗透性，提高夹杂效果的同时，也提升了使用范围。
3.本发明采用静电纺丝与冷却固化相结合的方式，将混合聚合物快速固化形成纳米纤维，不仅能够有效的控制孔隙率，也能够控制纤维长度与纤维直径。
4.本发明中的乙基纤维素能够形成重复使用，符合国家环保理念，属于节能减排工艺。
具体实施方式
结合实施例详细说明本发明，但不对本发明的权利要求做任何限定。
实施例1
一种聚丙烯多孔短纤维的制备方法，包括如下步骤：
步骤1，将聚丙烯树脂加入至密封反应釜中，然后恒温加热至形成聚丙烯液；
步骤2，将乙基纤维素加入至聚丙烯液，恒温微波至完全融化，并混合均匀，得到混合聚合物；
步骤3，将混合聚合物趁热进行高压静电纺丝处理，并冷却得到聚合物纺丝；
步骤4，将聚合物纺丝加入至无水乙醇中持续超声反应2h，过滤后烘干得到聚丙烯多孔短纤维。
所述步骤1中的恒温加热的温度为190℃，搅拌速度为1000r/min。
所述步骤2中的乙基纤维素的加入量是聚丙烯树脂质量的100％，所述恒温微波反应的温度为180℃，微波功率为500W。
所述步骤3趁热的温度为190℃，所述高压静电纺丝的电压为30kV，推进速度为0.5mL/min，接收距离为20cm，接收温度为30℃。
所述步骤3中的冷却的温度为0℃。
所述步骤4中的聚合物纺丝在无水乙醇中的浓度为10g/mL，持续超声的超声频率为40kHz，温度为30℃。
所述步骤4中的烘干温度为80℃。
实施例2
一种聚丙烯多孔短纤维的制备方法，包括如下步骤：
步骤1，将聚丙烯树脂加入至密封反应釜中，然后恒温加热至形成聚丙烯液；
步骤2，将乙基纤维素加入至聚丙烯液，恒温微波至完全融化，并混合均匀，得到混合聚合物；
步骤3，将混合聚合物趁热进行高压静电纺丝处理，并冷却得到聚合物纺丝；
步骤4，将聚合物纺丝加入至无水乙醇中持续超声反应4h，过滤后烘干得到聚丙烯多孔短纤维。
所述步骤1中的恒温加热的温度为200℃，搅拌速度为3000r/min。
所述步骤2中的乙基纤维素的加入量是聚丙烯树脂质量的150％，所述恒温微波反应的温度为190℃，微波功率为1000W。
所述步骤3趁热的温度为200℃，所述高压静电纺丝的电压为50kV，推进速度为10mL/min，接收距离为50cm，接收温度为50℃。
所述步骤3中的冷却的温度为10℃。
所述步骤4中的聚合物纺丝在无水乙醇中的浓度为20g/mL，持续超声的超声频率为50kHz，温度为40℃。
所述步骤4中的烘干温度为100℃。
实施例3
一种聚丙烯多孔短纤维的制备方法，包括如下步骤：
步骤1，将聚丙烯树脂加入至密封反应釜中，然后恒温加热至形成聚丙烯液；
步骤2，将乙基纤维素加入至聚丙烯液，恒温微波至完全融化，并混合均匀，得到混合聚合物；
步骤3，将混合聚合物趁热进行高压静电纺丝处理，并冷却得到聚合物纺丝；
步骤4，将聚合物纺丝加入至无水乙醇中持续超声反应3h，过滤后烘干得到聚丙烯多孔短纤维。
所述步骤1中的恒温加热的温度为195℃，搅拌速度为2000r/min。
所述步骤2中的乙基纤维素的加入量是聚丙烯树脂质量的130％，所述恒温微波反应的温度为185℃，微波功率为800W。
所述步骤3趁热的温度为195℃，所述高压静电纺丝的电压为40kV，推进速度为5mL/min，接收距离为40cm，接收温度为40℃。
所述步骤3中的冷却的温度为5℃。
所述步骤4中的聚合物纺丝在无水乙醇中的浓度为15g/mL，持续超声的超声频率为45kHz，温度为35℃。
所述步骤4中的烘干温度为90℃。
性能检测
实施例1 实施例2 实施例3
纤维直径 100nm 50nm 150nm
孔隙率 50％ 70％ 60％
直径分布率 75％ 77％ 77％
综上所述，本发明具有以下优点：
1.本发明解决了现有聚丙烯短纤维制备工艺复杂的问题，通过静电纺丝与溶解的方式提升了工艺难度，提供了生产效率。
2.本发明采用多孔结构的纳米纤维，能够提升材料的渗透性，提高夹杂效果的同时，也提升了使用范围。
3.本发明采用静电纺丝与冷却固化相结合的方式，将混合聚合物快速固化形成纳米纤维，不仅能够有效的控制孔隙率，也能够控制纤维长度与纤维直径。
4.本发明中的乙基纤维素能够形成重复使用，符合国家环保理念，属于节能减排工艺。
可以理解的是，以上关于本发明的具体描述，仅用于说明本发明而并非受限于本发明实施例所描述的技术方案。本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或等同替换，以达到相同的技术效果；只要满足使用需要，都在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种聚丙烯多孔短纤维的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤1，将聚丙烯树脂加入至密封反应釜中，然后恒温加热至形成聚丙烯液；
步骤2，将乙基纤维素加入至聚丙烯液，恒温微波至完全融化，并混合均匀，得到混合聚合物；
步骤3，将混合聚合物趁热进行高压静电纺丝处理，并冷却得到聚合物纺丝；
步骤4，将聚合物纺丝加入至无水乙醇中持续超声反应2-4h，过滤后烘干得到聚丙烯多孔短纤维。
2.根据权利要求1所述的一种聚丙烯多孔短纤维的制备方法，其特征在于：所述步骤1中的恒温加热的温度为190-200℃，搅拌速度为1000-3000r/min。
3.根据权利要求1所述的一种聚丙烯多孔短纤维的制备方法，其特征在于：所述步骤2中的乙基纤维素的加入量是聚丙烯树脂质量的100-150％，所述恒温微波反应的温度为180-190℃，微波功率为500-1000W。
4.根据权利要求1所述的一种聚丙烯多孔短纤维的制备方法，其特征在于：所述步骤3趁热的温度为190-200℃，所述高压静电纺丝的电压为30-50kV，推进速度为0.5-10mL/min，接收距离为20-50cm，接收温度为30-50℃。
5.根据权利要求1所述的一种聚丙烯多孔短纤维的制备方法，其特征在于：所述步骤3中的冷却的温度为0-10℃。
6.根据权利要求1所述的一种聚丙烯多孔短纤维的制备方法，其特征在于：所述步骤4中的聚合物纺丝在无水乙醇中的浓度为10-20g/mL，持续超声的超声频率为40-50kHz，温度为30-40℃。
7.根据权利要求1所述的一种聚丙烯多孔短纤维的制备方法，其特征在于：所述步骤4中的烘干温度为80-100℃。
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